(57)【要約】  第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２を用いて油井管のねじ継手の性能を評価するための試験装置１は、第１の鋼管Ｐ１の先端部を上面より突出させ、残りの一部は地中に位置するように該鋼管を直立させて固定する基盤２を備える。基盤２に装着された支持部材３が第１の鋼管のそばに配置される。第２の鋼管Ｐ２が懸吊機構４により第１の鋼管Ｐ１の上方へ懸吊される。ねじ継手の締結および開放は、第１トング５および第２トング６によって第１の鋼管Ｐ１に対して第２の鋼管Ｐ２を回転させることにより行われる。支持部材３の間に保持された振れ止め装置７は、第２の鋼管Ｐ２の振れ幅を所定の値に制限する。
2011138926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油井管として使用される第１および第２の鋼管を用いて油井管のねじ継手を試験する試験装置であって、
前記第１の鋼管を直立させて保持する基盤であって、該第１の鋼管を、その上端部が該基盤の上面より上方へ突出し、残りの部分は該基盤を貫通して一部が地中に位置するように保持する基盤；
前記基盤から上方に向かう、前記第１の鋼管から離間している支持部材；
前記第２の鋼管を、前記第１の鋼管の上方へ懸吊する懸吊機構；
前記第１の鋼管を掴持する第１のトング；
前記第２の鋼管を掴持するとともに、該第２の鋼管をその軸回りに回転させることによって、試験するねじ継手による第１および第２の鋼管の締結または開放を行う第２のトング；および
前記支持部材にその高さを昇降自在に装着された振れ止め装置であって、この振れ止め装置の高さの位置での前記第２の鋼管の振れ幅を所定の値の範囲内に制限する振れ止め装置。
【請求項２】
前記振れ止め装置が前記第２の鋼管が通ることができる貫通孔を有し、この貫通孔が前記第２の鋼管の振れ幅を制限する手段となる、請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記振れ止め装置が、前記懸吊機構により懸吊された前記第２の鋼管の長手方向中心より上方の位置に配置される、請求項１または２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記振れ止め装置が第２の鋼管の可能な振れ幅を調整する機構を有する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の鋼管の可能な振れ幅を調整する機構が、前記貫通孔の壁面から内部に突出する、突出長さを調整することができる複数の突起から構成される、請求項４に記載の試験装置。
【請求項６】
前記支持部材が前記第１の鋼管を挟むように配置された複数本の支柱から構成される、請求項１または２に記載の試験装置。
【請求項７】
前記懸吊機構が、前記第２の鋼管を懸吊するワイヤおよびフックブロックを備えたクレーンから構成される、請求項１または２に記載の試験装置。
【請求項８】
前記基盤が、該基盤を上下方向および／または水平方向に揺動する機構を備える、請求項１または２に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管 (OCTG, oil country tubular goods) のねじ継手の試験装置に関し、具体的には、両端にねじ部を有する長尺鋼管である油井管のねじ継手の継手性能、とりわけ耐焼付き性、を正確に評価することができる油井管のねじ継手の試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井やガス井の掘削に用いられる鋼管である油井管は、内部を油またはガスが流れるチュービングとチュービングを包囲するより大径のケーシングとを包含するが、いずれも通常１０ｍを超える全長を有する。施工現場では、多数本の油井管がねじ継手によって順次締結され、地中の油層に達する長さになるまで継ぎ足される。この締結は、締結により延長された油井管が油層に達する長さになるまで行われる。油層の深さは一般に数千メートルから１万メートルに達するので、締結される油井管の本数は莫大な数になる。【０００３】
油井管同士を締結するねじ継手は、雄ねじを備えるピンと、雌ねじを備えるボックスとから構成される。油井管のねじ継手には、油井管およびねじ継手それぞれの重量に起因する軸方向引張力や地中での内外面圧力が複合した圧力のみならず、地中の熱による熱応力が作用する。油井管のねじ継手には、このような過酷な環境下においても、破損せずに気密性（シール性）を保持することが要求される。【０００４】
油井管の降下作業の際には、一度締結されたねじ継手が、一旦緩められて開放された後に再度締め直されて締結されることがある。このため、ＡＰＩ（米国石油協会）規格では、油井管のねじ継手に対して、チュービングの継手では１０回、ケーシングの継手では３回、締結および開放を繰り返し行われても、ゴーリングと呼ばれる修復不能な焼き付きを発生せず、気密性を保持できるという継手性能を有することを要求している。【０００５】
この要求に応えるため、油井管のねじ継手の耐焼付き性は、ＩＳＯ規格１３６７９に則って、例えば１〜１.５ｍ程度の全長を有する短尺の鋼管を試験片として用い、この試験片の締結（メイクアップ）および開放（ブレークアウト）を繰り返して行う模擬試験によって評価されてきた。【０００６】
しかし、長さが１０メートルを超す実際の油井管では、ねじ継手の締結または開放時に、締結する２本の油井管のうち上方の油井管の上部が、油井管に不可避的に存在する曲がりによって振れるため、ねじ継手にモーメント（負荷）が作用し、ねじ部が早期に損傷する場合があった。上記の短尺試験片鋼管を用いた模擬試験では、このようなねじ部の早期の損傷を再現できないので、１０メートルを超える油井管のねじ継手の耐焼付き性を必ずしも正確に評価することができないでいた。【０００７】
これまでにも、実際の油井管を用いてねじ継手の耐焼付き性を評価する試験は、施工現場で、或いは実際の石油リグと略同様の試験装置を用いて行われてきた。例えば特許文献１には、海上のプラットホーム上で石油リグを移動可能に構成した装置が開示されている。上側に位置する一方の油井管の後端部（上端部）を直接掴んだ状態で位置合わせし、この油井管を回転させることによって、下側に固定されて位置する他方の油井管にねじ込むことができる試験装置を用いて、油井管のねじ継手の耐焼付き性を評価することが開示されている。【０００８】
特許文献１に開示された装置は、その図１に示されるように、極めて大掛かりな装置である。このような実用される装置を用いて実際の油井管のねじ継手の耐焼付き性を評価しようとすると、試験の準備の所要時間、試験要員、さらにはコスト等がいずれも著しく嵩むため、実際の油井管のねじ継手の耐焼付き性を簡便かつ低コストで評価することはできない。したがって、施工現場で用いられる油井管のねじ継手の耐焼付き性を、正確に簡便かつ低コストで評価できる試験装置が、油井管の施工者から強く要望されている。【０００９】
このように、実際の油井管のねじ継手の継手性能（とりわけ耐焼付き性）は、短尺の鋼管を用いる従来の模擬試験では必ずしも正確に評価できない場合があった。一方、実際の油井管を用いて直接評価しようとすると、油井管には、寸法や目標性能の相違により極めて多くの仕様があるため、試験の準備の所要時間、試験要員、コスト等がいずれも著しく嵩むことになる。【００１０】
近年、深井戸化に伴って多用されるようになってきた海上石油リグでは、その種類にもよるが、油井管は、常に揺れる環境下において、ねじ継手によって締結される。これまで、揺れる状況下で油井管のねじ継手の耐焼付き性を評価できる試験装置は存在しなかった。従って、このような試験装置も油井管の施工者から強く要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５４９２４３６号明細書
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、実際の油井管のねじ継手の継手性能（例えば耐焼付き性）を、正確かつ簡便に低コストで評価することができる油井管のねじ継手の試験装置を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、寸法や目標性能が異なる複数種の油井管のねじ継手の継手性能をも、正確かつ簡便に低コストで評価することができる油井管のねじ継手の試験装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、例えば海上石油リグのような揺れる環境下における継手性能を正確に評価することができる油井管のねじ継手の試験装置を提供することである。
本発明は、油井管として使用される、それぞれ末端ねじ部を有する第１および第２の鋼管を用いて油井管のねじ継手の性能を評価するための油井管のねじ継手の試験装置を提供する。１態様において、この試験装置は下記を備える：
前記第１の鋼管を直立させて保持する基盤であって、該第１の鋼管を、その上端部が該基盤の上面より上方へ突出し、残りの部分は該基盤を貫通して一部が地中に位置するように保持する基盤；
前記基盤から上方に向かう、前記第１の鋼管から離間している支持部材；
前記第２の鋼管を、前記第１の鋼管の上方へ懸吊する懸吊機構；
前記第１の鋼管を掴持する第１のトング；
前記第２の鋼管を掴持するとともに、該第２の鋼管をその軸回りに回転させることによって、試験する前記ねじ継手による第１および第２の鋼管の締結または開放を行う第２のトング；および
前記支持部材にその高さを昇降自在に装着された振れ止め装置であって、該振れ止め装置の高さでの前記第２の鋼管の可能な振れ幅を所定の値に制限する振れ止め装置。
【００１５】
前記振れ止め装置は、好ましくは前記第１および第２の鋼管が通ることができる貫通孔を有し、この貫通孔が前記第２の鋼管の振れ幅を制限する手段となる。
前記振れ止め装置は、好ましくは前記懸吊機構により懸吊された前記第２の鋼管の長手方向中心より上方の位置に配置される。
【００１６】
前記振れ止め装置は、好ましくは第２の鋼管の可能な振れ幅を調整する機構を有する。
前記第２の鋼管の可能な振れ幅を調整する機構は、好ましくは前記貫通孔の壁面から内部に突出する、突出長さを調整することができる複数の突起から構成される。
【００１７】
前記支持部材は好ましくは、前記第１の鋼管を挟むように配置された複数本の支柱から構成される。
前記懸吊機構は好ましくは、前記第２の鋼管を懸吊するワイヤおよびフックブロックを有するクレーンから構成される。
【００１８】
前記基盤は好ましくは該基盤を上下方向および／または水平方向に揺動する機構を有する。
本発明によれば、実際の油井管を用いて、油井管のねじ継手の性能（例えば、耐焼付き性）を、正確かつ簡便に低コストで評価することができるようになる。本発明に係る試験装置は、寸法や目標性能が異なる複数種の油井管のねじ継手の性能を試験することができ、またカップリング方式とインテグラル方式の両方の油井管のねじ継手の試験に適用できる。
【００１９】
本発明に係る試験装置はまた、基盤に揺動機構を設けることにより、例えば海上石油リグのような揺れる環境下における油井管のねじ継手の性能を正確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る油井管のねじ継手の試験装置を、一部簡略化および省略して示す説明図である。
【図２】図２(a)および(b)は、本発明に係る油井管のねじ継手の試験装置における振れ止め装置の上面図である。
【図３】本発明に係る油井管のねじ継手の試験装置における基盤を、上下方向および／または水平方向へ揺動する機構を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る試験装置の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る試験装置１の第１の実施形態を、一部簡略化して示す説明図である。この試験装置１は、第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２から構成される油井管のねじ継手の性能を評価するものである。第２の鋼管Ｐ２は直立させて保持されている第１の鋼管Ｐ１の上方に配置され、第１の鋼管Ｐ１の上端が第２の鋼管Ｐ２の下端にねじ継手を用いて締結される。
【００２２】
試験する油井管のねじ継手は、カップリング方式とインテグラル方式のいずれでもよい。カップリング方式のねじ継手の場合、普通には、雄ねじを備えたピンは第１および第２の鋼管Ｐ１およびＰ２の両端部の外面に形成され、雌ねじを備えたボックスは別部材のカップリング（鋼管とは別部材の短い筒状部材）の両側の内面に形成される。出荷時にカップリングは鋼管の一端に予め装着されているのが普通である。本発明において、ねじ継手がカップリング方式である場合、鋼管とはその一端に予めカップリングが装着された鋼管を意味する。
【００２３】
インテグラル方式のねじ継手の場合、鋼管Ｐ１およびＰ２はいずれも一方の端部の外面に雄ねじを備えたピンが、他方の端部の内面に雌ねじを備えたボックスが形成され、２本の鋼管の端部同士が直接ねじで締結される。
【００２４】
カップリング方式のねじ継手では、第１の鋼管Ｐ１と第２の鋼管Ｐ２は、いずれも装着されたカップリングを上に向けて配置することが、カップリングと鋼管との境界部で後述するエレベータにより鋼管を懸吊できることから好ましい。この場合、第１および第２の鋼管の締結は、第１の鋼管Ｐ１に装着されたカップリングを利用して、このカップリングに形成されたボックスの中に、第２の鋼管Ｐ２の下端部に形成されているピンをねじ込むことにより行われる。
【００２５】
インテグラル方式のねじ継手では、第１の鋼管Ｐ１と第２の鋼管Ｐ２はいずれもピンが形成されている端部を下に向けて配置することが好ましい。その場合、下方に位置する第１の鋼管Ｐ１の上端部に存在するボックスの中に、上方に位置する第２の鋼管の下端部に存在するピンを挿入してねじ込むことによってねじ継手の締結が行われる。
【００２６】
なお、第１および第２の鋼管は、一方または両方が２本の鋼管を接続したダブルジョイントであっても良い。
図１に示すように、本発明に係る試験装置１は、基盤２、支持部材３、懸吊機構４、第１のトング５、第２のトング６、および振れ止め装置７を備える。以下、これらの要素を順次説明する。
【００２７】
［基盤２］
基盤２は典型的には地面０上又はその近傍（例えば地面から２メートル以内）に位置する適当な支持面上に配置される。基盤２はフロア２ａを有する。フロア２ａの上面中央には、第１の鋼管Ｐ１を直立させて固定した状態で支持する手段として石油掘削装置（石油リグ）に一般に使用されている慣用のスリップ＆スパイダ（以下、単にスパイダという）２ｂが設けられる。第１の鋼管Ｐ１の好ましくはボックス（カップリング方式のねじ継手では、カップリング）を有するその上端部は、第１のトング５が第１の鋼管Ｐ１の上端近傍を掴持するのに必要なスペースを付与するのに十分な長さだけ、スパイダ２ｂの上面から上方へ突出する。鋼管Ｐ１のこのスパイダ２ｂの上面からの突出長さは、７００〜１３００ｍｍ、例えば、１０００ｍｍ前後とすることが好ましい。第１の鋼管Ｐ１を固定して支持する手段は、スパイダの代わりに他の手段を用いることもできる。
【００２８】
基盤２の下方には、スパイダ２ｂに支持された第１の鋼管Ｐ１を収容する収容部である穴８が地中に設けられている。基盤２には、この穴８に対応する位置に、第１の鋼管Ｐ１が貫通するための貫通穴（図示しない）が設けられている。この貫通穴と穴８の内径は、試験する最大径の鋼管の外径より大きい大きさとする。穴８の深さは、第１の鋼管Ｐ１をスパイダ２ｂで保持したとき第１の鋼管Ｐ１の底面が穴８の底面に接触しないような深さである。好ましくは、穴８の深さは鋼管Ｐ１の長さより長くし、鋼管Ｐ１の長さの２倍以上とすることもできる。試験時に第１の鋼管Ｐ１の好ましくは少なくとも半分、より好ましくは少なくとも３／４の長さが地面０の下で穴８の中に位置するようにする。一例において、穴８は、径２０インチ、深さ３０メートルの井戸である。
【００２９】
このようにして、基盤２は、第１の鋼管Ｐ１の一方の先端部が基盤２の上面より上方へ突出するとともに、先端部以外の部分はその少なくとも一部、好ましくは大部分が地中に存在するように、第１の鋼管Ｐ１を直立させて固定し保持する。基盤２の設置場所は、任意の好都合な場所でよく、屋内と屋外のいずれでもよい。
【００３０】
［支持部材３］
支持部材３は、基盤２のフロア２ａから上方に延びる。この支持部材は、スパイダ２ｂによってフロア２ａの上面中央に固定して支持されている第１の鋼管Ｐ１に離間して、フロア２ａの上面に固定される。
【００３１】
支持部材３は、第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２を吊り上げる際の支えとなるものであればよく、特定の形態のものには限定されない。例えば、石油リグに慣用されるやぐらまたはマストでもよい。図１に示す態様では、支持部材３は、基盤２に堅持された直立した２本の支柱３ａ、３ｂとこれらの支柱の頂部を水平に連結する堅固な連結板３ｃとにより構成される。支柱の数は、１本（例、円弧状壁面）または３本以上であってもよい。設備コストの上昇を抑制するためには、支柱の数は４本以下であることが望ましく、２本であることがさらに望ましい。
【００３２】
支柱３ａ、３ｂはいずれも、後述する振れ止め装置７を上下方向へ案内するガイドレール（図示しない）を有している。支柱３ａ、３ｂの高さは、第２の鋼管Ｐ２を、一部が地中に位置する第１の鋼管Ｐ１の上方で支持するのに十分な長さである。一例として、支柱３ａ、３ｂの適当な長さは、試験する鋼管Ｐ２の長さに４〜８メートル前後の長さを加えた高さである。
【００３３】
支持部材３は、第２の鋼管Ｐ２を、その管軸が第１の鋼管Ｐ１の管軸と整合するように支持する。そのために、図示例では、連結板３ｃを支柱３ａ、３ｂより後方に後退させて配置している。
【００３４】
［懸吊機構４］
懸吊機構（懸吊部材）４は、試験中に第２の鋼管Ｐ２を支持部材３から第１の鋼管Ｐ１の上方の位置に懸吊するためのものである。懸吊機構４は特定の構造のものに制限されない。図示例では、懸吊機構４は、支持部材３の近傍に配置された慣用のクレーン９を備える。クレーン９はワイヤ１２を備え、このワイヤはクレーン９の底部に置かれたウインチ９ａから連結板３ｃの上に装着された慣用のプーリ３ｄの上を通って慣用のフックブロック１０に達する。フックブロック１０は、クレーン９により支持されるとともに、支持部材３の支柱３ａ、３ｂのガイドレール（図示しない）に案内されることによって、支柱３ａ、３ｂの間で昇降自在に配置される。
【００３５】
石油リグに慣用されている種類の慣用のエレベータ１１がワイヤ１１ａによりフックブロック１０から吊り下げられている。エレベータ１１は、第２の鋼管Ｐ２をその上端１３ｂ近傍の位置、例えば、カップリング方式のねじ継手の場合は第２の鋼管Ｐ２のカップリングとパイプ本体との境界部、で着脱自在に掴持する。カップリングはパイプ本体より大径であるので、この境界部にはエレベータを保持できる段差がある。第２の鋼管Ｐ２は、クレーン９のウインチ９ａを操作することにより昇降され、所望の高さに支持されうる。
【００３６】
インテグラル方式のねじ継手の場合、エレベータ１１の代わりに、例えば先端に雄ねじを備えるとともに後端側にワイヤ１２を通す穴を備えたリフティングプラグを用いて、これを第２の鋼管Ｐ２の上端のボックス内にねじ込むことにより、第２の鋼管Ｐ２を懸吊することができる。
【００３７】
懸吊機構４は、第１の鋼管Ｐ１を基盤２の下側の穴８の中に降下させてスパイダ２ｂで支持させる際にも、第１の鋼管を支持部材３から吊り上げるのに使用できる。懸吊機構４のエレベータ１１は、図１に第２の鋼管Ｐ２について示すのと同様の方法で第１の鋼管Ｐ１を掴持することができる。
【００３８】
［第１のトング５、第２のトング］
第１のトング５および第２のトング６は、いずれも、図１中に破線で示す輪郭を有するトング搭載フレーム（図示しない）に搭載される。トング搭載フレームは、例えばクレーン９により図示しない手段で（例、子ワイヤなどを用いて）吊り下げられ、第１および第２のトング５、６が第１および第２の鋼管Ｐ１およびＰ２を横側から掴持できるように昇降自在に配置される。なお、トング搭載フレームの形状は、例えば少なくとも１本のフレームで第１および第２のトング５、６が所定の間隔で接続されるような形状でも良く、必ずしも枠状のフレームである必要はない。
【００３９】
第２のトング６より下側に配置される第１のトング５は、第１の鋼管Ｐ１を着脱自在に掴むことができる複数の爪を有する掴持部材であって、メイクアップおよびブレークアウト中に第１の鋼管Ｐ１を回転させないように支持する。
【００４０】
第２のトング６も、第２の鋼管Ｐ２を着脱自在に掴むことができる複数の爪を有する掴持部材である。第２のトング６は、第２の鋼管Ｐ２を第１の鋼管Ｐ１と軸線があった位置で掴みながら、第２の鋼管Ｐ２をその軸回りに回転させる。
【００４１】
トング５とトング６は、石油リグに慣用されている種類の普通のトングでよい。第１のトング５と第２のトング６との垂直方向の離間距離は、石油リグの従来のトングでメイクアップおよびブレークアウト中に一般に採用されているものでよい。
【００４２】
第１のトングで固定されている第１の鋼管Ｐ１の最上部に存在するボックスに対して、懸吊機構４により吊り上げた第２の鋼管Ｐ２のピンを近づけて配置し、第２のトング６により第２の鋼管Ｐ２をその軸回りに回転させることによって、所定のトルクをねじ継手に与えながら、第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２のねじ継手による締結および開放（メイクアップ／ブレークアウト）を行うことができる。
【００４３】
近年みられる第２の鋼管Ｐ２の上端部を掴んで回転させる機構を高所に配置する実用装置に近い試験装置では、これに伴って支持部材は必然的に大型にせざるを得なかったが、本発明の試験装置１では、基盤２の上面に近い位置に第２のトング６を配置して第２の鋼管Ｐ２を回転させることができるので、より簡単な構造で試験を行うことができる。
【００４４】
このように、第１のトング５により第１の鋼管Ｐ１を固定掴持するとともに、第２のトング６により第２の鋼管Ｐ２を回転可能に掴持することによって、ねじ継手による第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２の締結または開放を行うことができる。
【００４５】
［振れ止め装置７］
上述したように、石油リグ上で２本の油井管を締結または開放する場合、長い油井管の曲がりのために、懸吊されている上方の油井管の特に上半分が振れることがある。この振れは継手性能の試験結果に大きなバラツキを生ずる可能性がある。そのため、本発明に係る試験装置１は、第２の鋼管Ｐ２の振れ幅を所定の値の範囲内に制限する振れ止め装置（スタビライザ）７を備える。
【００４６】
振れ止め装置７は、支持部材３のガイドレール（図示しない）により、支柱３ａ、３ｂの間で、支持部材３の高さ方向の任意の位置に装着される。高さ方向の移動は、例えばクレーン９に前記懸吊機構４とは別に備えたウインチ、ワイヤなどの懸吊機構を用いて行うことができる。第２の鋼管Ｐ２を第１の鋼管Ｐ１と締結するときに第２の鋼管Ｐ２の振れ幅はその上半分で大きくなるので、振れ止め装置７は第２の鋼管Ｐ２の長手方向中央１３ａより上方に位置させることが望ましい。
【００４７】
図２(ａ)および(ｂ)は、図示の態様の試験装置１における振れ止め装置７の上面図であり、図２(ａ)は第２の鋼管Ｐ２の径が小さい場合を示し、図２(ｂ)は第２の鋼管Ｐ２の径が大きい場合を示す。
【００４８】
図示の態様における振れ止め装置７は、第２の鋼管Ｐ２が通ることができる貫通孔７ａを有する本体７ｂと、この本体７ｂの両側に設けた２つのガイド部１４とを備える。本体７ｂは各ガイド部１４にそれぞれ２箇所１４ａ、１４ｂまたは１４ｃ、１４ｄで連結されている。ガイド部１４は支柱３ａ、３ｂの間で昇降自在に案内される。振れ止め装置７は、その本体７ｂが分割でき（図示しない）、前記ガイド部１４との連結部１４ａ〜１４ｄの一部を外すことにより本体７ｂが分かれて開いている状態で支柱３ａ、３ｂ間に保持することができるよう構成されている。図１では簡略化して示したが、振れ止め装置７は、図２に示し、上述したように構成されている。
【００４９】
図１中の拡大図、および図２(ａ)および(ｂ)に示すように、振れ止め装置７には、貫通孔７ａの内壁から半径方向内向きに突き出た、調節可能な突起を構成する複数のねじ７ｃ（図示例では６個）が本体７ｂにねじ込まれている。ねじ７ｃの貫通孔６ａへの突出長さは、ねじ７ｃを回転させて貫通孔７ａの中心に向かって前進または後退させることにより調整可能である。ねじ７ｃは、それらを所望の位置に固定するための止めナットを備える。
【００５０】
各ねじ７ｃの先端中央には、ボールベアリングとなる鋼製のボール７ｄが回転自在に配置されている。各ボール７ｄはその直径の半分以上が対応するねじ７ｃの中に埋め込まれていることが好ましい。第２のトング６により掴持されて回転する第２の鋼管Ｐ２の外面に、ねじ７ｃの先端に配置されるボール７ｄが接触しても、回転自在のボール７ｄは第２の鋼管Ｐ２の回転を阻害することがない。第２の鋼管Ｐ２の回転を阻害せずに第２の鋼管Ｐ２の外面と接触可能な機構であれば、ボール７ｄの代わりに他の機構を用いることも可能である。
【００５１】
振れ止め装置７のねじ７ｃの貫通孔７ａへの突出長さは、ねじ７ｃの先端のボール７ｄが、第１のトング５により固定されている第１の鋼管Ｐ１の管軸と同心である仮想円（図２(ｂ)に破線で示す円）に接するように通常は調節される。この仮想円の直径は振れ止め装置７の貫通孔７ａに通される第２の鋼管Ｐ２の直径より大きいものとする。この仮想円は、振れ止め装置７の高さでの第２の鋼管Ｐ２の可能な最大振れ幅を規定する。すなわち、可能な最大振れ幅は、この仮想円の直径と第２の鋼管Ｐ２の外径との差の１／２に等しい。仮想円の直径、従って、第２の鋼管Ｐ２の可能な最大振れ幅は、第２の鋼管のサイズに応じて、振れ止め装置７のねじ７ｃの突き出し長さを調整することにより調整することができる。
【００５２】
油井管のねじ継手の性能を評価する場合、第２の鋼管Ｐ２の振れ幅を調整することにより、ねじ継手の締付および開放を繰り返す際の負荷を変化させることができるので、ねじ継手の目標性能によりこの振れ幅を調整することによって、締付および開放の繰り返しによるゴーリングの発生の有無を、適正に評価することができる。
【００５３】
次に、本発明に係る図示の試験装置を用いて油井管のねじ継手の継手性能の試験を行う状況を説明する。以下では、第１の鋼管Ｐ１と第２の鋼管Ｐ２が一端に装着されたカップリングを有している、カップリング方式のねじ継手を例にとって説明する。
【００５４】
試験装置１は、懸吊機構４のクレーン９からワイヤ１２で吊り下げられたフックブロック１０と、このフックブロック１０から吊り下げられたエレベータ１１とが装着され、第１のトング５および第２のトング６を搭載するトング搭載フレームは、子ワイヤで第１および第２の鋼管を横側から掴持できるように所定の高さで吊った状態にある。また、振れ止め装置７はその本体７ｂが前述の分かれて開いている状態で支柱３ａ、３ｂに保持されている。
【００５５】
エレベータ１１を、第１の鋼管Ｐ１に、これをその一端のカップリングの下側で支持するように配置し、クレーン９を操作して第１の鋼管Ｐ１を吊上げ、次いで基盤２の下側の穴８の中に部分的に入るように下降させる。基盤２上に出ている第１の鋼管Ｐ１の先端部の長さが適当な長さになったら、スパイダ２ｂを用いて第１の鋼管Ｐ１を試験位置に固定する。
【００５６】
次にエレベータ１１を、第２の鋼管Ｐ２に、第１の鋼管Ｐ１と同様に配置し、クレーン９を操作して、第２の鋼管Ｐ２を上方に吊り上げ、第１の鋼管Ｐ１に近接するように立てた状態で保持する。
【００５７】
次に、開いた状態の振れ止め装置７の本体７ｂを第２の鋼管Ｐ２の外側で閉じ、振れ止め装置７を所定の高さまで上下方向に移動させる。振れ止め装置７のねじ７ｃは、第２の鋼管Ｐ２の可能な最大振れ幅が所定の値となるように事前に調整されている。この振れ幅は、振れ止め装置７を閉じた際に微調整を施しても良い。次に、第１のトング５により第１の鋼管Ｐ１の上端を、この鋼管が回転しないように掴持し、第２のトング６により第２の鋼管Ｐ２の下端を、この鋼管がその軸回りに回転可能となるように掴持する。
【００５８】
第１の鋼管Ｐ１を第１のトング５で固定しながら第２の鋼管Ｐ２を第２のトング６を用いて所定のトルクで軸回りに回転させて、ピンとボックスのねじを締め付け、次いで弛めることにより、ねじ継手の締結および開放（メイクアップおよびブレークアウト）を行う。この締結および開放は所定回数繰り返し行うことができ、ねじ継手の性能、例えば、焼付き状況を弛めの後ごとにピンおよび／またはボックスについて調べる。
【００５９】
本発明に係る試験装置１によれば、第１の鋼管Ｐ１および第２の鋼管Ｐ２のねじ継手の締結および開放は、基盤からさほど高くない位置にある第１のトング５および第２のトング６により行い、第２の鋼管Ｐ２の吊り上げ部は基本的に通常のクレーン９および支柱３ａ、３ｂにより構成される。従って、従来のように地面上に直立させた第１の鋼管Ｐ１の上端といった高所で第２の鋼管を回転させる必要がないため、比較的簡単な設備で、油井管のねじ継手の性能を正確に評価することができる。
【００６０】
また、試験者が試験後の確認を行う基盤２は、地面上またはその近くに配置されているので、試験終了後に作業者は迅速かつ安全に、試験後の確認を行うことができる。
このように、本発明によれば、実際の油井管のねじ継手の性能（例えば、耐焼付き性）を、正確かつ簡便に低コストで評価することができるようになる。
【００６１】
また、図示の態様では、振れ止め装置は、懸吊されている第２の鋼管Ｐ２の可能な最大振れ幅を調整する機構を有しているので、寸法や目標性能が異なる複数種の油井管の継手性能をも、正確かつ簡便に低コストで評価することができるようになる。
【００６２】
本発明の試験装置において、第１および第２の鋼管を締結する前に加熱、冷却することより、油井管が用いられる世界各地の様々な現場温度に合わせて試験することもできる。冷却するには、例えばドーナツ状の冷却槽にドライアイスなどの冷却媒体を充填し、冷却槽の内側に継手を配置すればよい。加熱するには、例えば、円弧状に形成した電熱ヒータなどを複数用い継手を外側から加熱する方法を採用できる。こうして、−４０℃以下の温度から１００℃を超える温度までの範囲で試験を行うことが可能となる。
【００６３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る試験装置の第２の実施の形態を、図３を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、上述した第１の実施の形態と相違する部分を説明し、共通する部分には同一の図中符号を付することにより、重複する説明を省略する。
【００６４】
図３に示すように、第２の実施形態の試験装置１−１は、基盤２が、この基盤のフロア２ａを上下方向および／または水平方向に揺動させる機構１６を備えている。
基盤２の上下方向および／または水平方向への揺動機構１６は、フロア２ａを搭載する振れ台１７を備える。振れ台１７の底面中央には、その内部を第１の鋼管Ｐ１が貫通するスプリング１８が設けられている。スプリング１８は、その内部を第１の鋼管Ｐ１が貫通する中空スプリング台１９上に支持される。振れ台１７の底面４箇所には、振れ台１７に縦揺れを発生する４本の縦揺動用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｄが配置されている。さらに、振れ台１７の側面４箇所には、振れ台１７に横揺れを発生する４本の横揺動用油圧シリンダ２１ａ〜２１ｄが配置されている。
【００６５】
図３に示した構造を除いて、試験装置１−１は第１の実施形態の試験装置１と同様に構成される。
振れ台１７は、縦揺動用油圧シリンダ２０ａ〜２０ｄおよび横揺動用油圧シリンダ２１ａ〜２１ｄを適宜作動させることによって、海上石油リグの揺動と同様に縦揺れおよび／または横揺れを生ずる。これにより、基盤２のフロア２ａも、海上石油リグと同様に縦揺れおよび／または横揺れを受ける。このため、海上石油リグでの継手性能試験を陸上でシミュレーションすることができる。
【００６６】
このように、この試験装置１−１によれば、第１の実施の形態の試験装置１が有する効果に加えて、例えば海上石油リグのような揺れる環境下における油井管継手の性能を、正確に評価することができるようになる。
【実施例１】
【００６７】
図１に示す本発明に係る試験装置１と、１〜１.５ｍ程度の全長を有する短尺の鋼管を使って試験する従来の試験装置とを用いて、油井管のねじ継手を試験した。試験装置１で試験するねじ継手を構成する鋼管は、高合金鋼製で、外径２４４.４８ｍｍ、肉厚１３.８４ｍｍ、一端に装着したカップリングを含めた全長が約１１ｍであった。このねじ継手は、ＡＰＩ規格に規定されていないねじ形状とメタルシール部を有する特殊ねじ継手であった。従来の試験装置で試験するねじ継手を構成する鋼管は、カップリングを装着した全長が１メートルであった点を除いて上記と同じ鋼管であった。【００６８】
これらのねじ継手の継手性能を、同じ固体潤滑剤を用いたねじ継手の締結および開放を繰り返すことにより、評価した。
本発明に係る試験装置１を用いた試験では、振れ止め装置は、エレベータが支持している第２の鋼管のカップリングと鋼管本体との境界部から約１５００ｍｍ下側となる高さに配置した。振れ止め装置の貫通穴に突き出たねじ部は、第２の鋼管の振れ幅は２.５インチ（５０.８０ｍｍ）となるように調整した。【００６９】
従来の試験装置で短尺材の試験を行った結果、締結および開放を５回繰り返したが、焼付き（ゴーリング）はみられなかった。
これに対し、図１に示す本発明に係る試験装置で、短尺材と同じねじ形状を有する長尺材を従来の試験装置と同じ条件下で試験したところ、締結および開放２回目に油井管のねじ部が損傷を受け、開放が不可能となるゴーリングが発生し、それ以上の試験ができなかった。【００７０】
以上の結果から、短尺鋼管を用いる従来の試験装置では、油井管のねじ継手の性能を必ずしも正しく予測できない場合のあることがわかる。これに対し、本発明の試験装置は、実際の油井管のねじ継手を用いるので、石油リグで受ける動作条件下でのねじ継手の性能（例えば耐焼付き性）をより正確に予測することができる。
【実施例２】
【００７１】
図１に示す本発明に係る試験装置１と、この試験装置１から振れ止め装置７を除いた比較例の試験装置とを用いて、表１に示す条件で、４つの同じねじ継手の継手性能を試験した。試験結果を表１にまとめて示す。本実施例で試験したねじ継手を構成する鋼管は、実施例１で用いた、外径２４４.４８ｍｍ、肉厚１３.８４ｍｍ、全長約１１メートルの長尺材の油井管用の鋼管であり、従ってねじ継手は、高合金鋼製カップリング方式の特殊ねじ継手であった。【００７２】
本発明に係る試験装置１において、振れ止め装置７の可能な最大振れ幅は２.５インチ（５０.８０ｍｍ）に設定した。従って、振れ止め装置７のねじ７ｃを、その先端（ボール７）が直径３４６.０８ｍｍの仮想円と接するように調整した。振れ止め装置の保持位置は実施例１と同じであった。【００７３】
表１に示すように、各継手における第１の鋼管の上端に装着されたカップリングの内面であるボックスは、表面処理により形成された燐酸マンガン被膜を有していた。一方、第２の鋼管の下端部の外面であるピンには表面処理を施さなかった。試験前に、ＡＰＩ規格に適合するドープ（グリース状潤滑剤）（表１にはAPI Dopeと表示）を各継手のピンおよびボックスに塗布した。実施例１と同様に、各継手に対して締結および開放を５回まで繰り返し、ゴーリング発生までの回数を記録した。【００７４】
【表１】
2011138926.tif 000003
【００７５】
表１からわかるように、振れ止め装置７を備えない試験装置を用いて試験したＮｏ．１、２では、同一の継手を同じ試験条件で試験したにもかかわらず、結果が大きくばらついた。これに対して、振れ止め装置７を備えた試験装置を用いて試験したＮｏ．３、４では同じ結果が得られた。これらの結果は、振れ止め装置７が試験結果を安定化させ、その再現性を高めることができることを示している。
【実施例３】
【００７６】
図１に示す本発明に係る試験装置を用い、異なる種類のねじ継手にて継手性能を試験した結果を表２に示す。Ｎｏ．５、６は、第２の鋼管として長尺材（全長１１ｍ）が２本直列に接続されたダブルジョイントを用いた場合であり、Ｎｏ．７、８は、一端にピン、他端にボックスを有する油井管からなるインテグラル継手の場合である。ダブルジョイントの場合、エレベータおよび振れ止め装置は、接続された２本の長尺鋼管のうち上側の鋼管に対して、実施例１に述べたのと同じ位置に保持した。【００７７】
表２に示すように、ダブルジョイントは実施例２と同様に表面処理した。インテグラル継手については、ボックスには燐酸亜鉛処理を施し、ピンにはサンドブラストの後に燐酸亜鉛処理を施した。各継手のピンおよびボックスの表面には、試験前に実施例２で使用したのと同じＡＰＩドープを塗布した。【００７８】
【表２】
2011138926.tif 000004
【００７９】
表２からわかるように、異なる種類の油井管のねじ継手に対しても、本発明の試験装置を用いることにより安定した再現性のよい試験結果が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００８０】
０：地面、１，１−１：本発明に係る試験装置、２：基盤、２ａ：フロア、２ｂ：スパイダ、３：支持部材、３ａ，３ｂ：支柱、３ｃ：連結板、４；懸吊機構、５：第１のトング、６：第２のトング、７：振れ止め装置、７ａ：貫通孔、７ｂ：本体、７ｃ：ねじ、７ｄ：ボール、８：穴、９：クレーン、１０；フックブロック、１１：エレベータ、１２：ワイヤ、１３ａ；中央、１３ｂ：上端、１４：ガイド部、１６：揺動機構、１７：振れ台、１８：スプリング、１９：スプリング台、２０ａ〜２０ｄ：縦揺動用油圧シリンダ、２１ａ〜２１ｄ：横揺動用油圧シリンダ、Ｐ１：第１の鋼管、Ｐ２：第２の鋼管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2011138926.tif 000009
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